投射型图像显示装置和色分离单元制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种投射型图像显示装置和及其使用的色分离单元，该投射型图像显示装置具备：白色光源；色分离单元，入射可见光束，射出多束色光；图像显示元件，照射多束色光，调制所述色光；扫描单元，使显示元件上的色光的照射部位沿规定方向移动；和投射透镜，将调制后的色光作为彩色图像投射，色分离单元具有：光学积分仪，使可见光束均匀化，具有透过可见光束的入射口的入射开口板、和射出被均匀化的可见光束的第一射出面；分色镜，具有与第一射出面平行配置的多个色分离面，多个色分离面透过被均匀化的光束中规定的色光、反射其余波段的色光；和偏振转换元件，将入射到分色镜且被均匀化的可见光束或分色镜射出的多束色光转换为规定的偏振光。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用图像显示元件将图像投影到屏幕上的投射装 置，例如液晶投影仪装置、反射式图像显示投影仪装置、投射型背投 电视等光学单元、投射型图像显示装置。
技术介绍
在现有技术中，已知单板式投射型显示装置，在使来自白色光源 的光通过积分仪部件、偏振光分束器(Polarization Beam Splitter:下面 记作PBS)、准直透镜之后，使用多个分色镜分离成短条状(带状)的 R光、B光和G光(下面记作色带)，分离后的各色光分别使用旋转多 面体来改变光路，同时照射到光阀的各个不同部位，并且，依次在光 阀上沿规定方向使各色光的短条状照射区域的部位移动(也称为"扫 描"或"滚动")。这种技术例如记载于日本专利特开2004-170549号公 报或美国专利公开2003/095213号公报中。在这种扫描式(滚动式)的投射型显示装置中，利用旋转多面体 来滚动形成于光阀上的、对应于各色光的3个短条状照明区域的部位。 例如，在美国专利公开2003/095213号公报中公开的投射型显示装置 中，如图1所示，使用由分色棱镜构成的色分离器来邻接并形成短条 状的3种色光，通过旋转驱动一个透镜阵列轮(array wheel)，同时进 行滚动。另外，在日本专利特开2004-170549号公报中公开的扫描式投 射型显示装置中，如图1、图3A、 B所示，利用配置在色分离后的3 色光各自光路中的旋转多面体来分别滚动各色光。在美国专利公开2003/095213号公报的技术中，由于构成透镜阵列6轮的各个透镜大小与液晶显示元件相匹配，所以透镜阵列轮的重量变 重，为了使投射型显示装置紧凑，假设若使透镜阵列轮为一半大小，则必须使角速度变为2倍，旋转驱动变困难。另外，在美国专利公开2003/095213号公报公开的技术中，对于使 由椭圆镜反射的来自光源的光均匀化的杆状棱镜(Rodprism)的光轴， 色分离器的色分离面相对照明光学系统的光轴倾斜配置。利用该配置， 包含入射角度偏离45度很大的光线角度的光束，存在色分离面对光束 整体的综合波长分离特性恶化的问题。通常，在照明光学系统中，可将能够有效处理的光束存在的空间 宽度表示为面积与立体角的积(几何范围Geometrical Extent)。而且， 在光学系统中保存该面积与立体角的积。这里，考虑从光源入射到杆 状棱镜的光束。入射到杆状棱镜的大致白色的光束汇聚到配置于椭圆 镜的第二焦点位置附近的杆状棱镜的入射面，由于入射光束的汇聚面 积小，所以该入射光束的立体角大。即，入射光线相对光轴的角度变 大。将该入射光线的角度大致保存于杆状棱镜内。因此，在从杆状棱 镜射出到色分离器的光束中，包含相对于构成色分离器的各分色镜的 色分离面，入射角度大于45度的光线角度的光束。图5表示彩色棱镜的色分离面与光束。如图5A纸面左方所示，若入射光束与光轴所成角度e范围大，即若光束对色分离面(分色镜面)的入射角度大于45度，则如图5B所示，色分离面相对于光束整体的 综合波长分离特性恶化。这里，所谓波长特性的恶化是指透过率为50% 的中波波长前后的、透过率对波长的变化不能急剧。例如，若考虑蓝 色与绿色，则在指定波长下不能分离蓝色与绿色，产生蓝色的一部分 混入绿色，相反，绿色的一部分混入蓝色的问题。并且，美国专利公开2003/095213号公报中公开的色分离器未考虑 使偏振光一致。在日本专利特开2004-170549号公报公开的技术中，也使用分色镜 作为色分离部件，相对光轴配置成45度。如图1所示，由于使用透镜 阵列作为进行光量分布均匀化的积分仪部件，所以入射到分色镜的光 束面积大，在前面说明的几何范围下，立体角变小。因此，由于对分 色镜的光束的入射角度范围小，所以基本上没有波长分离特性的恶化。因此，在日本专利特开2004-170549号公报的技术中，没有相对光轴配 置成45度的分色镜下的波长分离特性的恶化问题。但是，在配置有多 个旋转多面体的情况下，不仅存在因旋转多面体的大小、投射型图像 显示装置变大的问题，而且，存在通过使用通常的透镜阵列，光束变 大，必须使旋转多面体与光束一致地变大，装置整体变大的问题。并 且，若3个短条状照明区域的相对位置错位，则存在同时照射多束色 光的区域，或者相反，存在未照射任何色光的区域，所以必须高精度 地控制多个旋转多面体。
技术实现思路
本专利技术的一个方面的目的在于，在具有偏振转换元件的色分离单 元中提高光利用效率。另外，本专利技术的另一方面的目的在于，在投射 型图像显示装置或色分离单元中改善色分离特性，使混色降低。并且， 本专利技术的再一方面的目的在于，在投射型图像显示装置中，色分离单 元具有设置有透过来自光源的光的开口部的入射板和积分仪，并具备 具有多个色分离面的分色镜，在积分仪的射出侧，以与积分仪的射出 面大致平行的方式配置色分离面，仅透过规定波长频带的色光，反射 其它波长频带的色光。附图说明图1是表示色分离单元的概略构成图一例的示意图。图2是表示投射型图像显示装置的概略构成图的一例的示意图。图3A、 B是说明基于对色分离面的入射角度的色分离特性的示意图。图4是表示色分离单元的概略构成图另一例的示意图。 图5A、 B是说明现有的对色分离面的入射角度的色分离特性的示 意图。图6是表示色分离单元的另一例的示意图。 具体实施例方式下面，参照附图说明本专利技术的最佳方式。另外，各图中，具有共8同功能的要素附加相同符号进行表示，对说明过一次的部分省略说明。下面，参照图1 图3说明第一实施例的色分离单元和具备色分离 单元且使用1个旋转多面体的投射型图像显示装置。图1是作为本实 施例主要部分的色分离单元的概略构成图，图2是本实施例的投射型 图像显示装置的概略构成图，图3是说明对色分离面的入射角度的色 分离特性差异的示意图。首先，参照图1、图2说明本实施例的扫描式投射型图像显示装置的构成。在图2中，从由光源11与反射器12 (图中为椭圆反射器)构成的光源单元1射出的大致白色的光束汇聚并入射到配置在反射器12 的第二焦点位置附近的色分离单元2a的入射面。色分离单元2a如图1所示，从入射侧起，顺次具有入射开口板22， 其在具有光学入射开口 221的入射开口 221以外的内面区域中，具备 全反射面222; 1/4波长板23;作为进行光量分布均匀化的积分仪元件 的光导管24;沿规定的偏振光方向对齐来自光导管24的光束的偏振光 方向的偏振转换元件21;和作为色分离元件的分色镜26，将来自偏振 转换元件21的光分离为沿Y轴方向(垂直于图2纸面的方向)的3个 短条状不同色光(例如R光、G光、B光)的色带。偏振转换元件21包含透过P偏振光、并使S偏振光反射的第一偏 振棱镜211;和使S偏振光反射的第二偏振棱镜212。并且，在图l的 色分离单元2a中，光导管24的射出面与第一偏振棱镜211的入射面 具有大致相同的面积。此外，从光导管24的射出面射出的光首先入射 到第一偏振棱镜211。从光源单元1入射到入射开口板22的光学入射开口 221的大致白 色的、作为自然光的光束通过1/4波长板23，但在自然光的情况下， 即便通过之后仍为自然光。通过1/4波长板23的光束通过在光导管24 的侧面重复反射，进行光量分布的均匀化。之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投射型图像显示装置，其特征在于，具备：　白色光源，射出可见光束；　色分离单元，入射所述可见光束，并作为多束色光射出；　图像显示元件，照射所述多束色光，根据照射的色光颜色对应的色的图像信号，调制所述色光；　扫描单元 ，使所述图像显示元件上的所述多束色光的照射部位沿规定方向移动；和　投射透镜，将所述图像显示元件调制后的多束色光作为彩色图像投射，　其中，所述色分离单元具有：　光学积分仪，使所述可见光束均匀化，具有形成有透过所述可见光束的入 射口的入射开口板、和射出被均匀化的可见光束的第一射出面；　分色镜，具有与所述第一射出面大致平行配置的多个色分离面，多个色分离面透过被均匀化的可见光束中规定的色光、反射其余波段的色光；和　偏振转换元件，将入射到所述分色镜且被均匀化 的可见光束或所述分色镜射出的多束色光转换为规定的偏振光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：池田英博，谷津雅彦，平田浩二，安达启，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]